Реакционная способность соединений со связью углерод-гетероатом презентация

фторотан
Один из гормонов щитовидной железы
углерод – галоген
галогенопрозводные
R – F
R – Cl
R – Br
R – I
Средство для наркоза
тироксин (Т4)

углерод-кислород

углерод-сера
R-S-H
R-S-R

углерод-азот

δ–
δ+
δδ+
СН-кислотный
центр
электрофильный
центр (реакции SN)
кислотный
центр
основный
центр
нуклеофильный
центр
Распределение электронной плотности
и реакционные центры

Нуклеофильность –
стремление к взаимодействию с
атомом, имеющим целый или частичный положитель-
ный заряд (кроме атома водорода)
реакция нуклеофильного замещения SN
δ+

SN реакции моногалогенопроизводных R–Hal
Получение спиртов и простых эфиров
спирт
симметричный простой эфир
несимметричный простой эфир

Получение тиолов и диалкилсульфидов (простых тиоэфиров)
Получение аминов
тиол
диалкилсульфид
первичный амин

Реакции спиртов и фенолов
Нейтральность спиртов и слабые кислотные свойства фенолов
спирт
алкоголят (алкоксид) натрия
фенол
фенолят
(феноксид) натрия

Хемоселективность —
реакция а) — хемоселективна;
реакция б) — нехемоселективна
преимущественное протекание реакции по одному из сходных реакционных центров
мета-гидроксибензи-ловый спирт

Тиолы (меркаптаны) R–SH и их производные
Alk—SH
Ar—SH
R—S—R'
R—S—S—R
Тиолы
Сульфиды
Дисульфиды
Тиолы кислее спиртов (но менее склонны к самоассоциации за счет водородных связей)
Причины:
1) RS– стабильнее RO–;
2) связь
– полярна; связь
– неполярна
этантиол
этантиолят (этансульфид) натрия

Тиолы — антидоты при отравлении солями тяжелых металлов
KoASH — кофермент А (кофермент ацилирования)
метилсульфониевая
соль
тиол
дисульфид

переходное состояние

медленно
быстро
быстро

Концепция хороших и плохих уходящих групп
Чем сильнее кислота, сопряженная уходящей группе
в реакции нуклеофильного замещения, те легче уходит эта группа
Сильные нуклеофилы
Слабые нуклеофилы
RCOOH R3NH+

SN2
мезомерный катион
ион оксония
SN1
ион оксония
SN2

Соединения с обычной подвижностью атома галогена
Этилхлорид CH3CH2Cl – местноанестезирующее средство.
Хлороформ CHCl3 – средство для ингаляционного наркоза
(невоспламеняемость, быстрое действие).
Иодоформ CHI3 – антисептическое (обеззараживающее) средство.
Дихлорэтан CH2ClCH2Cl – растворитель, обладает
токсическим действием, воздействует на ЦНС, печень в условиях организма частично подвергается гидролизу.

CnFn+2
перфтораны
(голубая кровь)

ион оксония
ион оксония
карбокатион
SN1
плохая
уходящая группа
хорошая
уходящая группа
SN2
хорошая
уходящая группа

плохая
уходящая группа
нитрозил-катион
хорошая
уходящая группа

алкилирующий
реагент
субстрат
продукт
алкилирования
уходящая
группа
электрофил
нуклеофил
нуклеофуг
метиламмонийиодид
метиламин
диметиламмонийиодид
диметиламин

триметиламмонийиодид
триметиламин
тетраметиламмонийиодид
Биологически важные алкилирующие реагенты
галогено-
производные
спирты
алкилфосфаты
метилсульфо-
ниевые ионы

конкуренция реакций замещения и отщепления
Эмпирическое правило Зайцева
При отщеплении галогеноводорода от алкилгалогенида или воды от спирта происходит преимущественное отщепление
протона от атома С, содержащего минимальное число атомов
Н, т. е. от наименее «гидрогенизированного» атома углерода.
Реакции отщепления (элиминирования, Е)
замещение
отщепление
спирт
алкен. ΔS>0

Основные классы карбонильных соединений
альдегиды
кетоны
карбоновые кислоты
Функциональные производные карбоновых кислот – органические соединения, в результате гидролиза которых образуются карбоновые кислоты
Альдегиды – органические соединения, содержащие атом водорода, связанный с карбонильной группой
Кетоны – соединения, содержащие два органических радикала, связанных с карбонильной группой.
Карбоновые кислоты – соединения, содержащие гидроксильную группу, связанную с карбонильной группой
Реакционная способность соединений с карбонильной группой

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ
сложные
эфиры
сложные
тиоэфиры
амиды
замещенные амиды
соли
ангидриды
галогено-
ангидриды
смешанные
ангидриды
(ацилфосфаты)
нитрилы

Реакционные центры в карбонильных соединениях
СН-кислотный центр
(атака основанием)
Электрофильный центр
(атака нуклеофилом)
Основный центр
(атака протоном)
Потенциальная
уходящая группа

Атака нуклеофилом
Промежуточный
тетраэдрический
продукт
+Н+
- X-
AN – нуклеофильное
присоединение
(альдегиды и кетоны)
SN – нуклеофильное замещение
(карбоновые кислоты и их функ-
циональные производные)

Реакции нуклеофильного присоединения
к альдегидам и кетонам AN
Гидратация
Гидрат
100
99
50
0
+
соединение
соединение
%
гидрата
%
гидрата
хлораль
формальдегид
ацетальдегид
ацетон